产业级虚拟电厂的技术架构:聚合、调度与AI的深度融合

日期:2025-05-24
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产业级虚拟电厂作为一种创新的能源管理模式,正逐渐成为实现能源高效利用和电网稳定运行的重要手段。其核心技术架构中的聚合、调度与 AI 融合,更是为虚拟电厂的高效运作提供了关键支撑。

 

产业级虚拟电厂的资源聚合是基础。在资源层,分布式光伏、风电、储能设备、充电桩以及柔性负荷等如同一个个能源细胞,散布在各处。通过先进的物联网、5G 等通信技术,这些分散的能源资源被编织在一起。例如,特锐德旗下“特来电”在青岛工业园将充电桩与储能装置聚合,形成高达 300 万 kW 的可调度容量,占山东省 2023 年虚拟电厂总容量的 18%。这种聚合不仅实现了对各类能源数据的实时采集,如发电功率、储能 SOC、负荷调节潜力等,还能让这些资源执行调控指令,像是智能空调调温 1℃、储能设备进行充放电等操作,真正将零散的能源资源整合为一个有机整体,打破了传统能源生产的时空限制。

 

智能调度则是产业级虚拟电厂的核心环节。决策平台层如同智慧决策中枢,利用智能监测技术,能够秒级追踪百万级设备状态,并预判故障,比如对楼宇终端设备的实时监控。当面对电网下达的指令,如 10MW 削峰任务时,AI 算法可将其精准拆解为 500 个充电桩降速等具体操作。同时,结合自适应鲁棒优化模型,能有效提升收益。在实际运行中,通过“本地 - 区域 - 中央”三级控制架构,实现毫秒级响应。本地控制器对设备进行精准监控,如万胜智能的 WTZJ-100 型采集终端支持 0.2S 级电能计量,每秒采集 12 次数据,异常状态识别准确率达 99.6%;区域聚合器利用边缘计算每 5 分钟优化一次区域内资源分配,像东方电子在烟台工业园部署的虚拟电厂中,降低线损率 1.2 个百分点;中央调度平台采用云化架构,如深圳虚拟电厂 3.0 平台采用阿里云容器化部署,接入 5.5 万个可调资源,2023 年累计响应电网指令 427 次,平均响应时间仅 1.3 秒,确保整个虚拟电厂系统高效协同运作。

 

 

AI 技术的深度融合为产业级虚拟电厂注入了强大动力。一方面,在边缘计算与 AI 融合领域,边缘节点实现自治,区域级边缘集群可处理 80% 本地指令,例如工业园区空调调频。同时,轻量化 AI 模型支持光伏出力分钟级预测,精度大于 95%。另一方面,多源数据协同优化借助 AI 得以实现,像江苏虚拟电厂集成气象雷达数据,利用 AI 模型构建气象联动模型,使 72 小时负荷预测误差小于 3%。此外,AI 还应用于数字孪生推演,构建三维镜像模拟极端天气,预演多种故障场景并生成应急预案,大幅缩短响应时间。通过深度强化学习,AI 能实现调度策略小时级迭代,不断提升虚拟电厂的预测、预判能力,进一步优化能源调度和管理。

 

产业级虚拟电厂通过聚合、调度与 AI 的深度融合,构建起高效的能源管理体系,在提升能源利用效率、增强电力系统稳定性以及推动能源市场变革等方面发挥着巨大作用,为能源行业的可持续发展提供了创新路径。

 

捷瑞数字依托自主研发的伏锂码云平台,通过运用数字孪生、人工智能、大数据等前沿技术,为产业级虚拟电厂提供数字化系统解决方案与技术服务。在资源聚合方面,助力企业整合分布式能源资源,实现数据实时采集与设备互联互通;在智能调度层面,利用平台构建的数字化模型,协助决策平台精准调度资源,优化能源分配,提升整体运行效率,为推动产业级虚拟电厂的高效运作贡献力量。

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